3.هوشمندی یا هوش تعبیه شده در ساختمان‌های هوشمند

3.1. مروری بر فناوری‌های هوشمند

باید بگوییم ساختمان‌های هوشمند  از دیدگاه‌های جمع آوری شده، هوشمندی را می‌توان با ظرفیت‌های مختلفی مانند استدلال، حل مسئله، کسب دانش، حافظه، سرعت عمل، خلاقیت، دانش عمومی و انگیزه توصیف کرد. یک چالش برای ساختمان‌های هوشمند این است که ببینند این جنبه‌های هوش انسانی تا چه حد در طراحی و عملیات قابل دستیابی هستند.

فراتر از مقایسه بین اصطلاحات هوشمند و هوشمند، مفهوم ساختمان‌های «حساس» به عنوان تجسم محیط‌هایی با واکنش‌پذیری بالا، مجهز به شبکه‌های حسگر پیشنهاد شده است. به طور مشابه، مفهوم ساختمان‌های “هیبریدی” برای دستیابی به وضعیت انرژی صفر خالص/کربن صفر معرفی شده‌است. ایده ساختمان‌های داخلی به سمت اتوماسیون خدمات داخلی توسعه می‌یابد در حالی که در مورد چالش‌های مقررات ساختمان در راستای اجرای فن‌آوری‌های پیشرفته بحث می‌شود. نشان داده شده‌است که مفاهیم طراحی‌های دیجیتال و سایبری، به علاوه استراتژی‌های اتوماسیون و فناوری‌های پیشرفته، اجزای اصلی ساختمان‌های هوشمند هستند، در حالی که ابعاد اجتماعی و محیطی برای نمایش کامل آنها ضروری است (شکل 2).

هوشمندی تعبیه شده در ساختمان‌ها منجر به محیطی می شود که ادغام و حسابرسی هوشمند، سازمانی، کنترل، و مصالح و ساخت و ساز به عنوان یک سیستم ساختمانی کامل، با سازگاری، نه واکنش پذیری، در هسته آن، به منظور پاسخگویی به محرک‌های پیشرفت ساختمان: انرژی و کارایی، طول عمر، و راحتی و رضایت.

فناوری‌های هوشمند به عنوان بخشی از ساختمان‌های هوشمند به سمت یکپارچگی قوی از هوش انسانی، جمعی و مصنوعی تکامل یافته‌اند.

ساختمان‌های هوشمند برای اینکه واقعاً فراگیر، نوآور و پایدار باشند به کاربران هوشمند نیاز دارند. هوش جمعی کاربران ساختمان بر اساس تفسیر ساختمان‌های هوشمند به عنوان تسهیل کننده در دسترسی به دانش است. هوش مصنوعی تعبیه شده در محیط فیزیکی ساختمان و در دسترس کاربران ساختمان به فضاهای دیجیتالی برای ابزارهای آنلاین حل مسئله تبدیل می‌شود. در این راستا، این مطالعه به پروژه باغ‌های خلیج در سنگاپور (تکمیل شده در سال 2012) و باغ‌های آن، طراحی شده توسط معماران Wilkinson Eyre اشاره می‌کند که کاربرد فناوری‌های هوشمند و سیستم‌های اتوماسیون ساختمان (BAS) را برای بهره‌وری انرژی و عملکرد بهینه به نمایش می‌گذارد.

با توجه به نقش مهم BAS، اصطلاح “هوشمند” به عنوان “طبقه بندی به عنوان یک سیستم تولیدی طراحی شده برای اجرای فرآیندهایی که برای برآورده کردن مشخصات عملکردی که تسهیلات را به عنوان هوشمند مشخص می‌کند” طبقه بندی می‌شود.

توسعه یک محیط ساختمان با نظارت هوشمند در حال تبدیل شدن به یک ملاحظات استاندارد ضروری است. این در حالی است که بر کارایی انرژی ساختمان تحت تأثیر گرمایش، تصفیه و تهویه مطبوع (HVAC)، روشنایی، کیفیت هوا تمرکز می‌شود. در حال حاضر، ساختمان‌های هوشمند از حسگرهای شبکه‌ای برای نظارت بر کیفیت هوای داخل ساختمان (IAQ) استفاده می‌کنند. این شامل نظارت بر پارامترهای مختلف از جمله دما، رطوبت، انتشار، آلاینده‌های خطرناک و غیره است.

این پارامترهای نظارت شده اطلاعاتی را برای کنترل بهتر سیستم‌های مکانیکی- الکتریکی ساختمان فراهم می‌کنند. هدف این رویکرد تسهیل یک محیط زندگی سالم و راحت در عین منطقی کردن مصرف انرژی است. نظارت مناسب بر ساختمان‌های هوشمند امکان بهینه سازی عملکرد انرژی ساختمان را فراهم می‌کند. این امر از طریق شناسایی مصرف انرژی ناکارآمد و ارتقاء عملیات انرژی کارآمد به دست می‌آید. بنابراین، استفاده از BMS یک عامل حیاتی برای موفقیت این محیط‌های هوشمند است. BMS ها به دنبال دستور “کنترل دستی، زمان بندی تایمر، کنترل حسگر، تشخیص بصری، و راه اندازی دینامیکی مبتنی بر دید” تکامل یافته‌اند.

در این میان، رویکردهای مبتنی بر بینایی پیشرفته و مبتنی بر دید پویا بیشترین اثربخشی را دارند. ردیابی و شناسایی مستمر ساکنان ساختمان نیز یک عامل اساسی در سیستم‌های نظارت/مدیریت ساختمان‌های هوشمند است (Shih 2014). در این زمینه، ادغام سیستم‌های مبتنی بر BIM و ساختمان‌های هوشمند برای نظارت و برآورد هزینه ملموس‌تر شده‌است. برنامه ریزی ساختمان بهینه برای ارزیابی ساخت و ساز/ نگهداری/ چرخه عمر با استفاده از این رویکردها قابل دستیابی است. در نهایت، علاوه بر عوامل مختلف نقش آفرینی، پیشرفت دستگاه‌های هوشمند همراه با استفاده گسترده از آنها، حمایت‌های دولتی و آگاهی اجتماعی برای ساختمان‌های هوشمندی مقرون به صرفه و مقرون به صرفه حیاتی است.

امروزه ساختمان‌های هوشمند با توجه به مفهوم شهرهای هوشمند تقویت شده‌است و به یک هدف نوظهور برای بسیاری از سیاست گذاران تبدیل شده‌است. از دیدگاه‌های سطح کلان تا خرد، این اهداف شامل ارتقای کیفیت زندگی ساکنان و بهینه‌سازی استفاده از منابع است. در ادامه، توصیه می‌شود واژه‌هایی که به جای یکدیگر استفاده می‌شوند مانند پایدار، سبز، سالم، دیجیتال و هوشمند که حداقل به یکی از چهار حوزه محیطی، اجتماعی-فرهنگی، اقتصادی و نوآورانه تعلق دارند، همگی تحت یک خوشه بزرگتر به نام IB (شکل 3).

شکل 3. خوشه‌های کلیدی ساختمان‌های هوشمند و اصطلاحاتی که به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

3.2. نقش حسگرهای پیشرفته در تعاریف اخیر ساختمان‌های هوشمند

یک ساختمان هوشمند نیاز به اطلاعات بی‌درنگ درباره ساکنانش دارد تا بتواند به طور مستمر سازگار شود و پاسخ دهد.

در طراحی ساختمان‌های هوشمند، تمرکز بر حس کردن انتظار می‌رود. گنجاندن هوش بیشتر در ساختمان‌های هوشمند به شدت به استقرار حسگرهای پیشرفته تعبیه شده متکی است، که می‌تواند منجر به شناسایی و جمع آوری اطلاعات فیزیکی در حین انتقال اطلاعات گرفته شده به سیستم‌های کنترل شود. حسگرهای بدنه مختلفی برای ادغام در محیط IB وجود دارد که شامل شتاب‌سنج‌ها، مانیتورهای شار گرما، مانیتورهای پاسخ پوست گالوانیکی، و مانیتورهای دمای پوست می‌شوند. در همین حال، ساختمان‌های هوشمند به منظور افزایش IAQ شروع به ادغام کامل با شبکه‌های حسگر کرده‌اند. امروزه حسگرها و شبکه‌های بی‌سیم عمدتاً به پیشرفت حساسیت رادیویی، مصرف انرژی بسیار کم، سنسورهای مبتنی بر سیستم میکروالکترومکانیکی و برداشت انرژی مرتبط هستند. از طریق پیشرفت حسگرهای پیشرفته خود کارکردی، ساختمان‌های هوشمند از طریق یادگیری از محیط و الگوهای رفتاری کاربر از قابلیت تنظیم خود بهره می‌برند.

اخیراً توجه به سیستم‌های ناهمگن IBها که «زیرساخت‌های ارتباطی با ظرفیت بالا» و «فناوری‌های حسگر با عملکرد بالا» را در بر می‌گیرد، افزایش یافته است. در همین حال، مطالعات مختلف تأثیر پیشگامانه سیستم های چند عاملی را نشان می‌دهد. اینها برای هدایت، سازماندهی و کنترل تأسیسات یکپارچه ساختمان و انجام وظایف چند وجهی به طور مشترک بر اساس تصمیم گیری مستقل، اقدامات خودکار و تعاملات بین عوامل استفاده می‌شوند، در حالی که با ویژگی‌های کلیدی فعال بودن، واکنش پذیری و توانایی اجتماعی مشخص می‌شوند.

سیستم‌های جدید کنترل بیشتری را برای ساکنین ساختمان فراهم می‌کنند. در این میان، کنتورهای هوشمند انرژی وجود دارند که با تامین‌کننده انرژی ارتباط برقرار می‌کنند و امکان خواندن از راه دور، بازخورد دقیق مصرف انرژی و اتصال به شبکه‌ها را به ساکنان می‌دهند.

 

در بخش بعد KPIهای ساختمان‌های هوشمند در مناطق مختلف را بررسی می‌کنیم.

منبع:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00038628.2015.1079164